本文介绍复合材料层间剪切强度测试的目的、样品尺寸、计算公式等。
测试目的
具有脆性基体的层压板(例如由环氧树脂制成)的层间剪切强度(interlaminar shear strength,ILSS)通常使用短梁剪切试验(short beam shear test,SBS)来确定。
它利用了在弯曲试验中总是发生剪切应力的事实。如果与试样厚度相比,支撑跨度较小,则与弯矩产生的法向应力相比,产生的剪切应力非常大。通过这种方式,就可以在脆性基体材料中产生剪切应力断裂,从而能够测量剪切强度。
根据断裂类型,可以表征基体材料的剪切强度或纤维-基体结合的质量。短梁剪切试验可以根据不同的标准进行,包括ASTM D2344、EN 2563或EN ISO 14130。
这种测试方法使用起来相对简单,需要一种简单的工具,该工具具有良好的对准能力以及精确的对中模具。因此,该方法经常用于质量控制,并且适合于材料比较。
但是,该方法仅确定平面内剪切性能,因为压缩应力峰值通常出现在上砧附近,并可能影响测量结果。
ILSS测试用试样和尺寸
标准层压板的测试:在材料开发中,对厚度为2mm的标准层压板进行测试。根据使用的标准,跨度为8或10 mm,并且必须设置为高达±0.1 mm的精度。EN 2563为弯曲凸起定义了±0.02 mm的极小公差。部分测试工具可以简化样品定心和设置跨度的任务,以及支撑的精确平行对齐。
成品结构制成的层压板测试:由型材、板材或部件制成的层压板通常具有其他厚度,在这些情况下,重要的是要观察跨度与层压板厚度的关系。必须能够以最小的努力为每个测试系列准确设置量程,并且只需调整一次定心。有的ILSS测试夹具为此配备了一个反导螺杆。在保持中心点的同时,可以将支架调整到所需的跨度,在支架两侧定义的测量表面可以精确测量跨度。
ILSS的计算公式
为了计算ILSS,需要使用下图中的公式,其中
Fm=最大压缩力,单位为牛顿
B=测得的试样宽度
d=测得的试样厚度
ILSS测试综述
ILSS测试是一种典型的质量控制方法,它们适用于比较材料。鉴于跨度小,模具与上部砧座精确对齐尤为重要。这是通过模具臂来确保的。臂可固定,便于试件的安装。